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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen in kreisrunde Stränge, mit einer kühlbaren Kokille, die mit einem bewegbaren, mittels einer Drehvorrichtung antreibbaren Element verbunden ist, und mit einer Düsen aufweisenden Kühleinrichtung zum Aufsprühen einer Kühlflüssigkeit auf die Kokillenaussenwand.
Auf die Ausbildung des Stranges üben die konstruktiven Besonderheiten und wärmephysikalischen Eigenschaften der Kokille, die Kinematik der Relativbewegung zwischen Kokille und Strang sowie auch der Charakter der in der erstarrten Strangkruste entstehenden Verformungen einen grossen Einfluss aus. Bekanntlich entstehen die Risse in der kristallisierenden Strangkruste infolge der an den dünnen Krustenstellen auftretenden Konzentration von Wärme-und Schwindspannungen, welche durch Ungleichmässigkeit der Erstarrung in ihrem Anfangsstadium und durch ungleichmässige Temperaturverteilung über den Strangquerschnitt hervorgerufen werden.
Die ungleichmässige Verteilung der Temperaturen über den Strangquerschnitt resultiert aus dem Vorhandensein von Temperaturunterschieden innerhalb des flüssigen Metalles und aus der Wärmeabführung vom Umfang des Stranges in die Kokille. Eine bedeutende Rolle spielt dabei die keineswegs streng parallel zur Strangbzw. Kokillenachse verlaufende Relativbewegung zwischen Kokille und Strang, der deshalb einseitig gegen die Kokillenwand angedrückt werden kann.
Bei den oben erwähnten, bekannten Vorrichtungen ist die Kokille mittels Zapfen an einem Rahmen aufgehängt. Eine von zwei gegenüberliegenden Rahmenseiten ist an einem ortsfesten Träger od. dgl. drehbar gelagert, die andere mit Hilfe eines Exzenterantriebes oder eines hydraulischen Antriebes auf- und abwärts bewegbar. Die Kokille wird daher gegenüber dem Strang nicht nur parallel sondern auch normal zur Strangachse verschoben, so dass sich der von der Kokillenwandung bereits abgelöste Strang an diese abwechselnd annähert oder von ihr entfernt bzw. über einen Teil seines Umfanges mehr oder weniger angedrückt wird.
Versuche, die Zapfen der Kokille nicht in einem verschwenkbaren Rahmen zu lagern, sondern einzeln mit je einem hydraulischen Antrieb im Gleichtakt zu heben bzw. senken, haben sich als nicht zielführend erwiesen, weil jedenfalls mit den für den rauhen Giessereibetrieb allein in Betracht kommenden Mitteln die erforderliche Synchronisierung der Antriebe nicht erreichbar ist. Die beim Ausziehen des Stranges auftretenden Kräfte (Reibungskräfte) verteilen sich nämlich keineswegs gleichmässig auf beide Zapfen, so dass die Kokille eckt und deren erwünschte Gleichachsigkeit mit dem Strang verlorengeht. Die Verteilung des Wärmeflusses wird aber entscheidend von Änderungen der Grösse und Länge des Gaszwischenraumes zwischen den Kokillenwänden und der Oberfläche des Stranges und von seinem gleichmässigen Anliegen an die Wände bestimmt.
Deshalb ist die Wärmeableitung von verschiedenen Abschnitten der Strangoberfläche unterschiedlich und die Erstarrungsfront ungleichmässig, wobei diese Ungleichmässigkeit eine unmittelbare Folge der hin- und hergehenden Bewegung der Kokille ist. Dies alles hat eine Verminderung der Strangqualität zur Folge, die sich in Verzerrungen des Strangprofils und in dem Entstehen von Rissen bemerkbar macht.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der vorerwähnten Nachteile und die Schaffung einer Stranggiessvorrichtung, welche eine gleichmässige Erstarrungsfront des Stranges und dadurch die Herstellung qualitativ hochwertiger runder Stränge gewährleistet.
Dieses Ziel ist mit einer Vorrichtung des eingangs umrissenen Aufbaues erreichbar, bei welcher erfindungsgemäss die Kokillenwandung mit von ihrer unteren Stirnseite ausgehenden, über 60 bis 85% der Kokillenlänge reichenden und unterhalb der Erstarrungszone endenden, in gleichen Winkelabständen ausgeteilten Schlitzen versehen ist, die Düsen der Kühleinrichtung in zu den Schlitzen parallelen, um dieselben Winkelabstände gegeneinander versetzten Reihen angeordnet sind und die Drehvorrichtung für eine hin- und hergehende Drehbewegung des mit der Kokille verbundenen Antriebselementes über einem dem Winkelabstand der Schlitze entsprechenden Winkel ausgelegt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Antriebselement als an einem Traggestell mittels eines Lagers drehbar abgestützter, die Kokillenwandung umgebender Ringflansch ausgebildet, wobei dieser mit einer Stange des Antriebsmotors gelenkig verbunden ist. Als vorteilhaft haben sich Kühleinrichtungen erwiesen, die einen Käfig mit einer der Zahl der Schlitze entsprechenden Anzahl von je mit einer Düsenreihe versehenen Rohren aufweisen, wobei jede Düsenreihe einem zugeordneten Schlitz gegenüberstehend angeordnet und relativ zu diesem unbewegbar ist, und bei denen der Käfig im Gleichtakt mit der Kokille um denselben Winkel wie diese hin- und her verdrehbar ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Längsschnitt und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie Il-Il der Fig. 1.
Die dargestellte Vorrichtung weist eine Kokille--l--mit einer Hülse--2-aus Kupfer auf, die in ein Stahlgehäuse --3-- eingesetzt und in diesem befestigt ist. Die Kokille --1-- ist mittels einer Drehvorrichtung zu einer hin- und hergehenden Drehbewegung um ihre Achse antreibbar und zu diesem Zweck
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sitzt. Das Antriebselement ist mit Hilfe eines Spurlagers--6--drehbar gelagert, dessen oberer Ring an der Unterseite des Ringflansches --7-- und dessen unterer Ring--6-an einem Traggestell --8-- abgestützt ist. Auf das Traggestell--8--ist ein Antrieb, z.
B. ein Hydraulikzylinder mit einem an dem Gestell schwenkbar
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befestigten Gehäuse --9-- und einer Kolbenstange --11-- aufgesetzt, die an dem Ringflansch--7-angelenkt ist.
Die Kokille--l--ist mit von ihrer unteren Stirnseite ausgehenden Schlitzen --10-- versehen, die, wie dargestellt, vertikal verlaufen oder mit der Horizontalen einen kleineren Winkel einschliessen können, über 60 bis 85% der Kokillenhöhe reichen und jedenfalls unterhalb der Erstarrungszone enden. Der Abstand der Schlitzenden von der oberen Kokillenstirnseite kann beispielsweise 200 mm oder mehr betragen. Die Schlitze --10-- sind um den Kokillenumfang in gleichmässigen Winkelabständen ausgeteilt.
Der mit den Schlitzen--10--versehene Kokillenabschnitt ist von einer Kühleinrichtung mit Düsen - zum Aufsprühen einer Kühlflüssigkeit umgeben. Die Düsen --12-- sind längs parallel zu den Schlitzen verlaufender, um dieselben Winkelabstände wie diese voneinander abstehender Reihen angeordnet. Eine solche Kühleinrichtung ist sehr einfach realisierbar. Sie kann als Käfig ausgebildet sein, der aus einem Ringrohr und aus von diesem nach oben abstehenden, an ihren Enden verschlossenen Rohren besteht, die an ihrer der Kokille bzw. den Schlitzen zugewendeten Seite die Düsen --12--- tragen. Jede Düsenreihe steht dabei einem zugeordneten Schlitz gegenüber und ist relativ zu diesem unbewegbar, weil der Käfig im Gleichtakt mit der Kokille hin- und her verdrehbar ist.
Während des Giessens eines Stranges wird die Kokille--l-mittels des Antriebes in eine hin- und hergehende Drehbewegung versetzt und damit relativ zu dem Strang bewegt. Mittels der Kühleinrichtung wird durch die Schlitze auf die Strangoberfläche gelangende und diese kühlende Kühlflüssigkeit ausgesprüht. Wird die Kokille um einen Winkel verschwenkt, der dem Teilungswinkel entspricht, so wird periodisch die gesamte Strangoberfläche mit Kühlflüssigkeit benetzt und gleichmässig abgekühlt, so dass innerhalb der Kokille eine horizontal verlaufende, stationäre Erstarrungsfront aufrecht erhalten wird.
Mit erfindungsgemässen Vorrichtungen hergestellte Stränge zeichnen sich nicht nur durch eine durchgreifend gute Materialqualität aus, sondern weisen insbesondere auch keine quer zur Stranglängsrichtung verlaufenden Falten auf, die ein für mit auf- und abwärts bewegten Kokillen hergestellte Stränge geradezu charakteristisches Merkmal darstellen und verständlicherweise höchst unerwünscht sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen in kreisrunde Stränge, mit einer kühlbaren Kokille, die mit einem bewegbaren, mittels einer Drehvorrichtung antreibbaren Element verbunden ist, und mit einer Düsen aufweisenden Kühleinrichtung zum Aufsprühen einer Kühlflüssigkeit auf die Kokillenaussenwand,
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gleichen Winkelabständen (a) ausgeteilten Schlitzen (10) versehen ist, die Düsen (12) der Kühleinrichtung in zu den Schlitzen parallelen, um dieselben Winkelabstände (a) gegeneinander versetzten Reihen angeordnet sind und die Drehvorrichtung (4, 11, 9) für eine hin- und hergehende Drehbewegung des mit der Kokille (1) verbundenen Antriebselementes (5) über einem dem Winkelabstand (a) der Schlitze entsprechenden Winkel ausgelegt ist.
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